第八章
制冷（致冷）循环
Refrigeration Cycles
动力循环与 制冷（热泵 )循环
? 制冷 Refrigeration循环
输入功量（或其他代价），从低温
热源取热
? 动力 Power循环
输入热,通过循环输出功
? 热泵 Heat Pump循环
输入功量（或其他代价），向高温
热用户供热
— 正循环
— 逆循环
— 逆循环
制冷空调原理与 装置
Compressor
Condenser
Evaporator
Expansion
valve
制冷循环和制冷 系数
Coefficient of Performance
2CO P q
w
??? T0环境
卡诺逆循环
2 2 2
C
1 2 0 2
q q T
w q q T T
? ? ? ?
??
q1
q2
w
T
s
T2
T0
0
2
1
1
T
T
?
?
T0不变,T2 εC
T2不变,T0 εC
Reversed Carnot cycle
热泵循环和供热 系数
Coefficient of Performance
1CO P ' q
w
???
卡诺逆循环
' 1 1 1
1 2 1 0
C
q q T
w q q T T
? ? ? ?
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w
T
s
T2
T0
0
1
1
1
T
T
?
?
T1不变,T0 εC
T0不变,T1 εC
T1
制冷能力和冷吨
生产中常用 制冷能力 来衡量设备产冷量大小
制冷能力,制冷设备单位时间内从冷库取
走的热量 (kJ/s)。
1冷吨,1吨 0° C饱和 水 在 24小时内被冷冻
到 0° C的 冰 所需冷量。
水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg
1冷吨 =3.86 kJ/s 1美国冷吨 =3.517kJ/s
Cooling Capacity and Ton of Refrigeration
制冷循环种类
空气压缩制冷
压缩制冷
蒸气压缩制冷
吸收式制冷
制冷循环 吸附式制冷
蒸汽喷射制冷
半导体制冷
热声制冷，磁制冷
√
√
√
Vapor-compression
Gas compression
Absorption
Refrigeration Cycle
Adsorption
§ 8－ 1 空气压缩制冷循环
冷却水
膨胀机 压缩机冷藏室
冷却器
3 2
14
pv图和 Ts图
1 2 绝热压缩
2 3 等压冷却
3 4 绝热膨胀
4 1 等压吸热
p
v
3 2
14
T
s
T2
T0
1
2
3
4
逆勃雷登循环
s s
p p
Reversed
Brayton Cycle
22
12
p 1 4
p 2 3 p 1 4
23
14
CO P
()
( ) ( )
1
1
qq
w q q
c T T
c T T c T T
TT
TT
?? ? ?
?
?
?
? ? ?
?
?
?
?
制冷系数
T
s
1
2
3
4
11
2
2
1
1
1 1 1
1
kk
kk
T
p
T
p
?
??
? ? ?
? ??
??
??
空气压缩制冷循环特点
? 优点,工质无毒，无味，不怕泄漏。
? 缺点：
1,无法实现 T, ?< ?C
2,q2=cp(T1-T4)，空气 cp很小,(T1-T4)不
能太大,q2 很小。
?若 (T1-T4)
3,活塞式流量 m小，制冷量 Q2=m q2小，
? 使用叶轮式，再回热则可用。
空气回热制冷循环
回热式空气压缩制冷装置
T2
T01R
T
s
2R5
3R
4
1R
2R
1
3
4
2
53
R1
空气回热制冷与非回热的比较
T2
T0
T
s
1R
2R
1
3
4
2
53
R
吸热量（收益）：
q2=cp(T1-T4)
放热量：
q1=cp(T2-T3)
=cp(T2R-T5)
非回热
回热
不变
相同
?回热 ＝ ?非回热
2 R 2
1 R 1
pp
pp
? 适用于 小压比 大流量 的叶
轮式压气机空气制冷系统
空气压缩制冷的根本缺陷
1,无法实现 T, ? 低，经济性差
2,q2=cp(T1-T4)小,制冷能力 q2 很小。
? 汽化潜热大，制冷能力可能大
? 蒸气在两相区易实现 T
§ 8-2 蒸气压缩制冷循环
水能用否？ 0° C以下凝固不能流动。
一般用低沸点工质，如氟利昂、氨
沸点,( 1 )
sT p a tm?
水 100° C
R22 - 40.8° C
R134a
THR01
- 26.1° C
- 30.18° C
Vapor-compression refrigeration cycle
空气压缩制冷循环装置
冷却水
膨胀机 压缩机冷藏室
冷却器
3 2
14
蒸气压缩制冷空调 装置
1-2,绝热压缩过程
2-4,定压放热过程
4-5,绝热节流过程
5-1,定压吸热过程
4
5
蒸气压缩制冷循环
T
s
1
2
34
56 7
比较 逆卡诺循环 3467
73 湿蒸气压缩
“液击”现
象12 既安全，又
增加了单位质量
工质的制冷量 71
逆卡诺
实际
节流阀代替了膨胀机
制冷（致冷）循环
Refrigeration Cycles
动力循环与 制冷（热泵 )循环
? 制冷 Refrigeration循环
输入功量（或其他代价），从低温
热源取热
? 动力 Power循环
输入热,通过循环输出功
? 热泵 Heat Pump循环
输入功量（或其他代价），向高温
热用户供热
— 正循环
— 逆循环
— 逆循环
制冷空调原理与 装置
Compressor
Condenser
Evaporator
Expansion
valve
制冷循环和制冷 系数
Coefficient of Performance
2CO P q
w
??? T0环境
卡诺逆循环
2 2 2
C
1 2 0 2
q q T
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q1
q2
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T0
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T0不变,T2 εC
T2不变,T0 εC
Reversed Carnot cycle
热泵循环和供热 系数
Coefficient of Performance
1CO P ' q
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卡诺逆循环
' 1 1 1
1 2 1 0
C
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T1不变,T0 εC
T0不变,T1 εC
T1
制冷能力和冷吨
生产中常用 制冷能力 来衡量设备产冷量大小
制冷能力,制冷设备单位时间内从冷库取
走的热量 (kJ/s)。
1冷吨,1吨 0° C饱和 水 在 24小时内被冷冻
到 0° C的 冰 所需冷量。
水的凝结（熔化）热 r =334 kJ/kg
1冷吨 =3.86 kJ/s 1美国冷吨 =3.517kJ/s
Cooling Capacity and Ton of Refrigeration
制冷循环种类
空气压缩制冷
压缩制冷
蒸气压缩制冷
吸收式制冷
制冷循环 吸附式制冷
蒸汽喷射制冷
半导体制冷
热声制冷，磁制冷
√
√
√
Vapor-compression
Gas compression
Absorption
Refrigeration Cycle
Adsorption
§ 8－ 1 空气压缩制冷循环
冷却水
膨胀机 压缩机冷藏室
冷却器
3 2
14
pv图和 Ts图
1 2 绝热压缩
2 3 等压冷却
3 4 绝热膨胀
4 1 等压吸热
p
v
3 2
14
T
s
T2
T0
1
2
3
4
逆勃雷登循环
s s
p p
Reversed
Brayton Cycle
22
12
p 1 4
p 2 3 p 1 4
23
14
CO P
()
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1
1
w q q
c T T
c T T c T T
TT
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制冷系数
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1
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T
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空气压缩制冷循环特点
? 优点,工质无毒，无味，不怕泄漏。
? 缺点：
1,无法实现 T, ?< ?C
2,q2=cp(T1-T4)，空气 cp很小,(T1-T4)不
能太大,q2 很小。
?若 (T1-T4)
3,活塞式流量 m小，制冷量 Q2=m q2小，
? 使用叶轮式，再回热则可用。
空气回热制冷循环
回热式空气压缩制冷装置
T2
T01R
T
s
2R5
3R
4
1R
2R
1
3
4
2
53
R1
空气回热制冷与非回热的比较
T2
T0
T
s
1R
2R
1
3
4
2
53
R
吸热量（收益）：
q2=cp(T1-T4)
放热量：
q1=cp(T2-T3)
=cp(T2R-T5)
非回热
回热
不变
相同
?回热 ＝ ?非回热
2 R 2
1 R 1
pp
pp
? 适用于 小压比 大流量 的叶
轮式压气机空气制冷系统
空气压缩制冷的根本缺陷
1,无法实现 T, ? 低，经济性差
2,q2=cp(T1-T4)小,制冷能力 q2 很小。
? 汽化潜热大，制冷能力可能大
? 蒸气在两相区易实现 T
§ 8-2 蒸气压缩制冷循环
水能用否？ 0° C以下凝固不能流动。
一般用低沸点工质，如氟利昂、氨
沸点,( 1 )
sT p a tm?
水 100° C
R22 - 40.8° C
R134a
THR01
- 26.1° C
- 30.18° C
Vapor-compression refrigeration cycle
空气压缩制冷循环装置
冷却水
膨胀机 压缩机冷藏室
冷却器
3 2
14
蒸气压缩制冷空调 装置
1-2,绝热压缩过程
2-4,定压放热过程
4-5,绝热节流过程
5-1,定压吸热过程
4
5
蒸气压缩制冷循环
T
s
1
2
34
56 7
比较 逆卡诺循环 3467
73 湿蒸气压缩
“液击”现
象12 既安全，又
增加了单位质量
工质的制冷量 71
逆卡诺
实际
节流阀代替了膨胀机
